Question

17．甲醇是新型的汽車動(dòng)力燃料．工業(yè)上可通過H₂和CO化合制備甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ•mol^-1
（1）已知：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283kJ•mol^-1H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₃=-242kJ•mol^-1    1mol甲醇?xì)怏w完全燃燒生成CO₂和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1．
（2）下列措施中有利于提高2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）反應(yīng)速率的是BD（雙選）．
A．分離出CH₃OH    B．升高溫度    C．減小壓強(qiáng)    D．加入合適的催化劑
（3）用H₂和CO化合制備甲醇的反應(yīng)中，若反應(yīng)的容積為1L的恒容容器，分別在230℃、250℃和270℃下，改變H₂和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量固定為1mol）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示（圖中曲線上的點(diǎn)都為一定溫度下、一定組成下的平衡點(diǎn)）：

①曲線X對(duì)應(yīng)的溫度是230℃．
②從圖中可以得出的結(jié)論有溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低或n（H₂）：n（CO）越低，CO的轉(zhuǎn)化率越大．（寫一條）
（4）若往反應(yīng)的容積中加入1.5molH₂HE 1.0moCO，在曲線Z對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)達(dá)平衡．利用上述圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO平衡轉(zhuǎn)化率，計(jì)算2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH （g）的平衡常數(shù)（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₁=-116kJ•mol^-1，
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ•mol^-1，
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律：②+③×2-①得到所需熱化學(xué)方程式和焓變；
（2）提高反應(yīng)速率可增大濃度、壓強(qiáng)、溫度或加入催化劑；
（3）①正反應(yīng)放熱，則升高溫度CO的轉(zhuǎn)化率降低；
②由圖可知，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低，CO和 H₂的起始組成比越小，CO的轉(zhuǎn)化率越大；
（4）計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，結(jié)合K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)反應(yīng)①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₁=-116kJ•mol^-1，
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ•mol^-1，
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律：②+③×2-①得：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1，
故答案是：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1；
（2）提高反應(yīng)速率可增大濃度、壓強(qiáng)、溫度或加入催化劑，則B、D正確，而移去部分CH₃OH、減小壓強(qiáng)可減小反應(yīng)速率，故答案為：BD；
（3）①根據(jù)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，所以曲線X為230℃，故答案為：230℃；
②由圖可知，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低，CO和 H₂的起始組成比越小，CO的轉(zhuǎn)化率越大，
故答案為：溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低或n（H₂）：n（CO）越低，CO的轉(zhuǎn)化率越大；
（4）由圖象可知a點(diǎn)對(duì)應(yīng)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，n（H₂）：n（CO）=1.5，則
                         CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）
起始（mol/L）     1           1.5                 0
轉(zhuǎn)化（mol/L）   0.5            1                0.5
平衡（mol/L）  0.5           0.5               0.5
K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5}{0.5×0．{5}^{2}}$=4.00，
答：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH （g）的平衡常數(shù)為4.00．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡問題，側(cè)重于學(xué)生的分析和計(jì)算能力的考查，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，注意把握?qǐng)D象曲線的變化趨勢(shì)，把握平衡常數(shù)的計(jì)算方法，題目難度中等．